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船用机床强化效果与质量、生产效率
Edit: 扬州盟立机电有限公司Date: 2017-05-09

船用机床曲轴表面强化工艺通常有以下三种: 化学热处理工艺(包括离子氮化、气体氮化、液体氮化,简称氮化)、轴颈感应加热表面淬火后轴颈圆角滚压复合处理工艺(简称为圆角滚压)、轴颈与圆角同时感应加热表面淬火工艺(简称为圆角感应淬火)。 大量的研究与实际应用表明,无论在曲轴强化效果与质量、生产效率、能耗与工序成本,还是在环保等多方面圆角感应淬火工艺比氮化工艺或者滚压工艺具有显著的优势。但是由于曲轴圆角淬火工艺装备技术长期为欧美2~3家公司所垄断,导致圆角淬火在国内曲轴制造行业的应用投资大、门槛高。 我国目前80%内燃机曲轴采用的是高能耗、低效率、高成本的曲轴表面氮化强化工艺。随着国内零部件行业参与全球化竞争日益增多,以及国内对高性能、低成本的车用发动机曲轴需求日益增加,快速研发具有自主知识产权的曲轴圆角淬火工艺装备,满足国内曲轴制造企业的需要、替代进口,是我国热处理装备制造业的当务之急,国家有关部门将该技术装备列入了国家“十一五重大汽车制造装备国产化项目”。 国外对该项目技术的研究开发始于1970年代末期的德国ALFINE公司开发出曲轴轴颈旋转淬火技术,1980年代德国AEG ELOTHERM公司开发出曲轴圆角+轴颈淬火技术与半自动曲轴淬火成套设备。从1980年代开始,曲轴圆角淬火工艺在欧美逐步应用,美国康明斯公司于1990年代初分与我国重庆发动机厂、东风汽车公司合资生产康明斯K系列、B系列柴油发动机,开始了曲轴圆角淬火工艺在我国的大批量生产应用。 国内对曲轴轴颈淬火工艺技术的跟踪研究始于1970年代的一汽和二汽,天津第九机床厂于1990年代研制成功GC12150曲轴淬火机床本机床用于曲轴轴颈旋转淬火,对主轴颈及连杆轴颈逐个进行淬火;工艺材料研究所1999年研制成功我国第一台曲轴旋转圆角淬火机床,该机床能实现曲轴轴颈逐个进行圆角淬火;国内还有其他类似设备的研制成功报导,但是由于类似国产设备生产效率低、可靠性差,在国内曲轴制造企业商品化应用极少。
船用机床目前在我国大量使用的曲轴淬火成套设备均来自德国AEG、法国EFD、德国ALFINE、和美国TOCOO等公司。而对于大型卡车、轮船,心脏就是柴油机,而柴油机最核心的部分就是曲轴了,柴油机发出的强大动力,需要通过曲轴传递给驱动装置来推动汽车、轮船前进。一艘上万吨巨轮的曲轴一般长达十几米,重达几十吨,在设计和制造工艺上相当复杂,精加工要求很高,在旋转时振动的振幅不能小于人头发丝的四分之一。正因为制造精度高,性能要求苛刻,工艺复杂,所以是否能自主研制大型船用曲轴代表着一个国家的制造业水平。
过去大型船用曲轴市场一直被韩国、捷克和西班牙等少数国家垄断。近年来,随着世界汽车业、造船业的迅速发展,大型船用曲轴出现了全球性供不应求的短缺局面,价格不断上涨,交货期也越来越长,致使我国汽车业、造船业经常出现“船等机、机等轴”的现象。而且由于不能掌握核心技术,有些制造商甚至出几倍的价格也买不到曲轴,制造周期被无奈地拉长。
由于大型船用曲轴长度长,直径大,大型曲轴一般长度在2000—6000mm之间,直径在200—300mm,淬火面积大,要求电源功率足够大;曲轴重量大,达十几吨、甚至几十吨,淬火变形难控制,大功率的薄型淬火变压器和鞍形曲轴淬火感应器难制作,这些都给开发带来了很大难度。